1.1磁场对通电导线的作用力 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第一章 安培力与洛伦兹力 人教版（2019）选修 第二册 1.1 磁场对通电导线的作用力 1.知道什么是安培力，会用左手定则判定安培力的方向。 2.掌握安培力的公式F ＝ILB sinθ，并会进行有关计算。 3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理。 学习目标 思考：为什么“线框”会转动？其中会有怎么样的规律呢？ 通电导线在磁场中受的力称为安培力。 导入新课 知识回顾 在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。 1.实验探究：安培力的方向与哪些因素有关 ⑴猜想： F安方向 电流I方向 磁场B方向 ⑵验证猜想 ①上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。②改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。 ③分析F与电流I和磁场B方向关系 组装好器材，进行实验，观察导体棒受安培力F 方向。 一、安培力方向 实验设计 演示：探究安培力的方向 F B I 新课讲授 实验项目 磁场方向向下 电流方向向外 磁场方向向上 电流方向向外 磁场方向向上 电流方向向里 观察现象 绘制视图 实验总结 1.通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于磁场和电流确定的平面。 F安⊥B F安⊥I F安⊥BI平面 8 2.F、B、I三者方向关系遵循左手定则 左手定则 电流 I 方向 垂直穿过手心 安培力 F 方向 四指 磁感线 大拇指 B I F F、B、I是否总象右图一样两两垂直呢？ I F B 分析：F一定与B垂直，同时一定与I垂直，但B与I不一定垂直。 B 思考： B z o y x I B F B B I F I B I 乙 丙 戊 己 练习1：B、I、F 知其中两个量的方向，请确定第三个量的方向。 I B 甲 丁 θ ╳ ╳ ╳ ╳ 1.匀强磁场中，当导线方向与磁场方向垂直时 F = I LB ( B⊥I ) 2.匀强磁场中，当导线方向与磁场方向平行时 B I 二、安培力大小 F = 0 ( B∥I) 3.匀强磁场中，当I与B有一定夹角θ 时，安培力为多大呢？ B θ I I B θ B∥ B⊥ 则有 F =ILB⊥=ILBsinθ 磁感应强度B分解为两个分量： B⊥=B sinθ B∥=B cosθ 分析： （θ为B、I 的夹角） 当θ=0〫，即B∥I，F =0 当θ=90〫，即B⊥I，F =ILB 当0〫<θ <90〫，F =ILB sinθ ⑴适用条件： ⑶式中的L : 讨论： ⑵F安大小决定因素： 匀强磁场 除B、I、L大小外，还与B、I方向的夹角正弦值sinθ有关。 是导线垂直于磁场方向的有效长度。 总结 L F=ILB L L L 练习2：试写出下面各图中的安培力的大小。 小结：弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)，相应的电流沿L由始端向末端。 z o y x I B F B B I F I B I 乙 丙 戊 己 I B 甲 丁 θ ╳ ╳ ╳ ╳ 练习3：1.导线长为L，电流大小为I，磁感应强度为B，请写出F安的表达式。 B a c b I 2.如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I＝1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B＝2T中，AC=40cm， ，求三角形框架各边所受的安培力。 BCD 3.一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是 （ ） A.0.4N B.0.2N C.0.1N D.0 例题：如图,质量为m、长度为L的导体棒MN垂直导轨放置且静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，垂直于电流方向且与导轨平面成θ角斜向下。求：棒MN所受的支持力大小和摩擦力大小。 解析：对MN 受力分析如图， 对导体棒 MN ： 水平方向：Ff ＝ Fsinθ 竖直方向：FN ＝Fcosθ＋mg 又 F ＝ ILB， 故 M 所受的支持力 FN ＝ ILB cosθ＋mg 所受摩擦力 Ff ＝ ILB sinθ B FN Ff F安 G θ 知识归纳：求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路 刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。 1.磁电式电流表的构造 思考：电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？ 三、磁电式电流表 20 2.磁电式电流表的原理 思考：